绝缘置换连接器技术

1、绝缘置换连接器技术介绍与背景 IDC 端接法常用于各种应用中。这种端接技术成功地应用于多触 点大批量端接且非常经济的多种行业中。采用绝缘置换连接器 （IDC） 可以实现多 点线缆端接，因为端接力相对较小 （ 通常为几磅，而压接为数百磅 ）。此外，该 技术的另一个优点是消除了压接中所需的剥线操作。因此在许多电子应用中， 在使用多股线缆时常采用这种大规模端接。 在很多情况下，使用多股扁平线 缆进行这种非常经济的大规模端接。但是，也可使用离散的多股线缆以降低成 本，因为消除了线缆剥线准备和端子插入的步骤。此类应用以较低的成本提供 高密度线束的快速装配。我们发现 IDC 线束在装配过程中不合格率低，在

2、工作 中性能优异。该技术的优势是应用成本低和可靠性高。有一个缺点是对连接器 几何形状的限制。通常具有双排触点的矩形形状为该系统提供最佳的外观尺 寸。另外，要求具有防退线装置，因为在线缆振动的情况下，与端子的接触面 可能不够稳定。在出现较大机械应力的应用中，常常需要采用双槽，有时需要 采用线缆绝缘夹。设计理念 压接法和 IDC 接线法之间的关键区别是压接线缆的方式不同。在压 接中，预剥线缆和端子在大压力压接模具作用下严重变形，突破其上面的氧化 层而获得金属间的接触。通过施加每个触点相对较大的力，该变形包括端子的 塑性变形和线缆的轴向挤压。通常是以强力方式产生冷焊，而很少有弹性能量 储存于端接系统

3、中。压接触点的关键尺寸是采用压接工具获得的压接高度的公 差（如下面图 1 所示） 。这需要仔细的设置和持续监视以保持长时间的压接高度 质量。相反， IDC端接法所需的力要小得多。在这种情况中，将绝缘的线缆压入端 子槽内，该槽设计用于使用产生局部塑性变形的剪切力使线缆变形，切穿绝缘 层并去除氧化物。这通过一次动作实现，并在线缆与端子之间形成气密性高压 力接触面。稳固的 IDC 系统设计在端子中储存大量的能量，因为端子在端接过 程中和之后具有弹性。在 IDC 端接中，端子的槽宽和插入深度很重要。在落料 工艺中很容易将槽宽尺寸控制在 0.1 密耳。此外，线缆插入由可以简单控制插 入深度的工具完成。由

4、于插入深度公差通常为几密耳，可以通过目视检查端接 质量。这相对来说更容易适应于生产环境，因此具有优于压接的另一个优点。 性能特征 压接效果良好是因为在压接过程中产生了金属间的接触，由于线缆 的轴向挤压而储存了少量的弹性能量。随着时间推移，如果压接头保持在机械 稳定的状态，附加的扩散焊可以改善接触面。但是，端子 / 线缆系统中的应力松 弛和蠕变过程趋向于降低其机械稳定性。因此，根据机械设计的不同，蠕变过 程可能最终导致退化。如果接触面最初具有边际强度，并由于振动和（或）应 力松弛而削弱，那么机械稳定性会限制其使用寿命。IDC端接的机械稳定性取决于端子的弹性性能和线缆的负载状态。从设计的角 度来说

5、，这更容易控制。此外，线缆的防退线装置可以防止线缆与端子接触处 的松动。如果是实芯线，通过适当的防退线措施， IDC 端接由于其固有的较好 的机械稳定性，将具有与压接相同甚至更佳的性能。这是因为偏转的端子中储 存的弹性能量维持着大压力接触面。典型情况下，对于小线规例如AWG2，6 端子设计在接触面提供数磅的力和数密耳的弹性偏转。对于较大的线规例如 AWG2，0压力可高达 15至 20磅。对于多股线，线芯束的机械稳定性对其性能起着重要的作用。有两个因素影响 其性能。首先，由于线芯束承受压缩负载，当因机械扰动、应力松弛和蠕变而 在槽中松弛时，会有减小接触力的趋势。潜在的松弛水平取决于所使用的多股

6、线的类型。线芯的数量和层次（或绞合）、导体顶部覆层（镀层）以及绝缘类 型对机械稳定性起着重要的作用。对于一定的绝缘类型来说，无镀层、线芯数多、层次少或无的多股线最难可靠 地进行端接；而带覆层的 7 股线是最简单的，常常具有与实芯线相同的性能。 其次，由于接触点由有限数量的线芯（通常是 7 股线中的 4 股）构成，线芯间 的导电性影响着总体导电性。如果线缆镀锡可以优化总体导电性。很显然在多 股线的情况中，良好设计的夹紧线缆绝缘层的应力释放是非常重要的。有时附 加（或备用）的 IDC 端子槽可以提供必需的机械稳定性。通过端子适当的偏转量（柔顺度）和有效的应力释放，可以优化多股线 IDC 端接的机械

7、稳定性。线缆负载特性 由于每种线缆具有一套独特的参数，必须评估每种情况中的 负载特性，以确定端接特定类型线缆的设计标准。实芯线或多股线的负载特性 可以在实验室中进行测定，使用固定的测力计模拟给定引导几何形状的槽。测 定结果用于确定端子的负载要求 （如下面图 2 所示） 。线缆负载特性可以显示在 给定设计的力变化曲线上。请注意，斜角、过渡半径和材料厚度显著影响给定线缆的负载特性。在该分析之后， 设计目标是提供通过预定的设计区线缆曲线的端子。 通过检视线缆插入模拟装置后的接触区， 确定给定几何形状的设计区。 根据定义， 设计区是 绝缘层被置换， 导体有效变形形成大压力的金属间接触的负载曲线区域。 在多股 线的情况中， 设计区通常代表机械稳定性最好的负载曲线区域， 该区域拥有尽可 能多的线芯构成的良好接触，各根线芯没有严重损坏。试验方法 IDC 接触面的机械稳定性对实用性能起着至关重要的作用。因此， 振动、机械和热冲击以及温度 / 湿度循环是在试验中考虑的重要因素。增强这些 因素产生模拟的实用老化的实验室试验，应当在产品认证测试中予以重点考虑。 在这种试验项目过程中， 端接电阻的变化应当作为首要的性能特性进行监视。 简 单的失效标准 10Rc 可以用于判断其性能 （ 线缆与端子接触面的最小接触电阻的 10倍）。结论 当我们考虑 IDC 端接的基本原理时，